枕头坝一级水电站调速系统技术改造分析探究

枕头坝一级水电站调速系统技术改造分析探究
发布时间：2022-03-18T08:35:21.770Z 来源：《科学与技术》2021年第30期作者：周玮、蒋巍巍[导读] 调速器是水电站运行中的重要电气设备,调速器设备的安全可靠运行，
周玮、蒋巍巍
（国能大渡河检修安装有限公司，四川，乐山，614900）
摘要：调速器是水电站运行中的重要电气设备,调速器设备的安全可靠运行，会直接影响水电站的电力生产。

所以水电站在运行的过程中，需要根据实际情况，对原有的设备进行改造和更换，并且建立相关的系统，确保设备在运行的过程中，更加的安全稳定。

本文对水电站的调速器系统进行剖析，分析调速器系统的问题，并根据其问题提出相应的改造方案。

关键词：水电站；调速器；改造；分析探讨
0引言
水电站在运行的过程中，调速器设备是非常重要的一项辅助设备，需要与计算机监控系统进行配合使用，才能对发电机进行实时的监控和管理。

调速器设备还可以与其他装置进行配合使用，从而对自动发电进行控制，可以实现各种功能。

但是当前在进行调速器设备应用的过程中，并没有建立一个完善的调速器系统，需要对建设过程中存在的各项问题进行深入的分析，并且采取有效的措施来解决这些问题，才能保证系统的安全稳定运行，为水电站的运行提供一个良好的支持[1]。

1调速器系统介绍
枕头坝一级水电站采用的是长江三峡能事达MGC4000系列调速器，该调速器主要用于控制和调节水轮发电机工作状态。

调速器工作时，是对水轮发电机的各个工作环节进行调控，如：水轮机的开机停机、空载、并网、增加运行负荷等等，此外还需要在机组进行并网前，对机组的频率进行控制，确保机组的频率在 50Hz±0.2Hz；而机组并网后，调速器系统更具水轮机的负荷设定值对机组的负荷进行调控，并根据预定的参数对系统进行调频。

因此，调速器作为水轮发电机机组的关键设备，其能否正常可靠运行直接关系到水电站输送出来的电能的质量和整个电网的供电可靠性[2]。

2 改造背景
枕头坝一级水电站调速器系统油压装置中，由3台压油泵、出口滤油器和组合阀供油至供油干管，供油干管通过电液隔离阀201EM控制向工作油罐供油，通过电液隔离阀202EM控制向事故油罐供油。

该电液控制隔离阀主要作用是有选择性的对工作油罐和事故油罐进行补压，电液隔离阀由油罐提供操作油压，由电磁阀控制隔离阀活塞关闭腔进排油，进而控制隔离阀的开启和关闭。

枕头坝电站调速器油压系统详见图1。

枕头坝一级水电站4台机组投产以来，一直存在油压装置系统单一、电液隔离阀关闭振动大
图1 枕头坝油压装置系统图
的问题。

一旦电液隔离阀出现问题，压力油罐、事故油罐就失去了进油通道，调速系统瘫痪，只能停机排压进行处理。

经分析，电液隔离阀振动大的原因如下：当压力油罐达到油泵设定停泵值6.3MPa时，电液隔离阀先导电磁阀动作，活塞关闭腔排油失压，但活塞开启腔仍存在6.3MPa油压，巨大的压差导致活塞迅速动作，与电液隔离阀缸体发生碰撞，产生巨大的声响和震动。

枕头坝调速器电液隔离阀经过几次改良和加固，仍存在一定安全隐患，需进行进一步改造。

3 改造方案
3.1 调速器油罐供油方式改造
借鉴深溪沟油压装置系统，取消工作油罐和事故油罐电液隔离阀，在回油箱供油干管上增加两个分选阀和两条旁路。

在分选阀前后端增加手动阀，在分选阀后端手动阀后面增加逆止阀，然后在后端手动阀通往油罐的管路上增加一条回油管路，供油罐排油和试验使用。

回油管路上设置一个手动截止阀。

在供油干管上增加一条旁路，旁路起点设置一个手动阀，然后分两条支路，依次设置手动阀、逆止阀、手动阀，两条支路分别供油至事故油罐和工作油罐，同时在事故油罐和工作油罐进口处设置两个手动球阀。

详见图2（蓝色部分为新增部分）。

图2 工作油罐和事故油罐增加旁路系统图经过上述改造，供油干管可通过以下三种方式向工作油罐和事故油罐供油：（1）通过旁路手动控制向事故油罐和工作油罐供油；
（2）通过分选阀001YF向事故油罐供油；
（3）通过分选阀002YF向工作油罐供油。

3.2回油箱平台、管路布置
由于调速器油压装置回油箱尺寸较小、地方狭窄，需要撤销原有的楼梯，并在回油箱管路出口位置增加平台，以便放置增加的阀门及管路。

根据现场实际情况在回油箱前端增加平台，长度2.4米，经现场测量，平台会挡住事故油罐出口管路及阀门，事故油罐出口阀门的检修和维护。

所以建议不增加分选阀后面的逆止阀，平台的尺寸就不会覆盖事故油罐出口管路及阀门，方便后期设备检修和维护。

工作油罐供油管路不变，事故油罐供油管路布置如下：从原有事故油罐供油管路引出，沿地面布置，穿过回油管路下方，通过90°弯头与回油箱出口管路连接，如图3所示。

图3 事故油罐管路改造示意图3.3其他设备改造
事故油罐出口电液隔离阀更换为手自一体电动球阀，现有安装空间较为狭窄，电动阀门体积又较大，可能导致阀门无法安装，所以改为电动阀门方案还有待进一步确定。

所有至回油箱的每条回油管末端增加手动阀门，其中事故配压阀至回油箱的回油管，安装空间较小，无法安装手动阀门。

同时还需对压油装置控制系统逻辑及程序优化完善。

4改造效果
按照上述改造方案对枕头坝一级水电站4号机组调速系统进行改造后，因制定的改造方案是针对当前的调速器系统的运行问题所制定，因此在改善完毕后，调速器系统的自动化程度和可靠性均得到提高。

目前改造后的调速器系统已安全稳定运行4个月，解决了调速器系统油压装置油泵停止时振动大问题，提升了水电站的工作效率，从而减轻了工作人员的工作压力，减少了企业对水电设备的检修和保养的人力物力，整体上提高了水电企业的经济效益[3]。

５总结
面对良好的发展机遇，水电企业需要抓住机遇发展，并需要对重要的调速器系统加以更加深入的研究，以确保水电站的运行更加稳定和高效，提高企业的经济效益。

参考文献
[1]张景晖.水电站调速器电气控制系统设计与改造探讨[J].科技风,2018:191.
[2]于强.关于水电站调速器的系统改造[J].黑龙江科学,2014,5(02):120.
[3]袁成林.关于水电站调速器系统改造[J].民营科技,2014(04):60.。